微突发基准测试

大多数 Aeron 基准测试衡量的是稳态吞吐量：在持续周期内以恒定 N 条消息/秒的速率发送。这种模型对容量规划有用，但它完全忽略了生产环境中真正触发告警的故障模式——微突发（micro-burst）。

什么是微突发？

微突发是一段短暂的流量尖峰，速率远高于平均值，通常持续 1–5 ms。在撮合引擎场景中，这是常态而非例外：

一个行情 tick 在 < 1 ms 内触发 50K 条订单更新
一次成交级联同时在多个 ME shard 中传播
故障恢复回放以线速倾倒缓冲事件

系统能应对平均速率。让缓冲区溢出并制造延迟尖峰的，是瞬时峰值速率——衡量单位是每毫秒消息数（msg/ms）。

为什么稳态基准会骗人

指标	稳态基准	生产实际
速率	400K msg/s（均匀）	0 → 50K / 1 ms，然后空闲
缓冲压力	平滑，从不尖峰	8.5 MB 在 < 1 ms 内到达
p99	看起来很好	每秒一次 20 ms 尖峰
UDP 丢包	零	数十万次

稳态 400K msg/s 基准将数据包均匀分布——约 400 条/ms。但生产突发在 1 ms 内投递 50K 条——瞬时速率高出 125 倍。这就是致命差距。

核心指标：每毫秒峰值消息数

微突发基准测试的首要指标：

Peak msg/ms = 任意 1 ms 窗口内投递的最大消息数

它决定了缓冲链条各层的最低深度——低于此值就会丢包。

推导要求

给定 peak msg/ms = P，消息大小 = S 字节：

缓冲层	最低大小
ENA RX ring	P × 需要扛过的毫秒数条
SO_RCVBUF（内核 socket 缓冲）	P × S × burst_duration_ms
Aeron flow-control window	≥ P × S × RTT_ms
Term buffer	≥ 2 × P × S × max_stall_ms

如果这条链中任何一层对峰值速率欠配，数据包就会丢失，NAK 恢复会在尾延迟中增加 10–20 ms。

设计微突发基准

1. 发送模型

不要使用恒定速率发送器。模拟生产突发模式：

// 微突发模型：以线速发送 BURST_SIZE 条消息，
// 然后休眠 INTERVAL_MS 再进行下一轮突发。
final int BURST_SIZE = 50_000;       // 每次突发的消息数
final int INTERVAL_MS = 1_000;       // 每秒一次突发（最坏情况）
final int MESSAGE_LENGTH = 170;      // 字节

while (running) {
    // 突发阶段：以线速发送（无节流）
    for (int i = 0; i < BURST_SIZE; i++) {
        BUFFER.putLong(0, sequence++);
        BUFFER.putLong(8, getNowUs());
        while (publication.offer(BUFFER, 0, MESSAGE_LENGTH) < 0) {
            idleStrategy.idle();
        }
    }

    // 空闲阶段：模拟突发间隔
    LockSupport.parkNanos(INTERVAL_MS * 1_000_000L);
}

2. 接收端测量

在接收端测量：

突发吸收时间 —— 突发中第一条到最后一条消息的耗时
最大瞬时速率 —— 滑动 1 ms 窗口内的消息计数
UDP 缓冲错误 —— netstat -su | grep "receive buffer errors" 必须不增长
延迟分布 —— 记录每条消息的 nowUs - sendTimeUs

# 运行期间监控（必须保持不变）：
watch -n1 "netstat -su | grep 'receive buffer errors'"

3. 变量矩阵

参数	范围	目的
突发大小	10K – 200K	找到溢出阈值
消息大小	88 – 1400 字节	更大消息更快溢出
发送方数量	1 – 8	同时突发叠加
ENA RX ring	1024 – 16384	找到安全最小值
SO_RCVBUF / rmem_max	208KB – 256MB	验证内核封顶效应
aeron.rcv.initial.window.length	128KB – 32MB	流控窗口

4. 通过/失败判定

突发配置通过条件：

整个运行期间 UDP 缓冲错误为零
p99 延迟 < 1 ms（无 NAK 驱动的尖峰）
无 Aeron loss-gap-fill 或 flow-control back-pressure 事件

突发配置失败条件：

UDP 缓冲错误持续增长（缓冲溢出）
出现周期性延迟尖峰（NAK 恢复）
ethtool -S 显示 rx_queue_N_rx_drops > 0

实际案例

来自生产撮合引擎工作负载：

8 发送方 × 50K msg/s（平均总计 400K）
突发模式：每个发送方在 ~1 ms 内投递其 50K 条消息，然后空闲
瞬时峰值：每个发送方 50K msg/ms
消息大小：170 字节

默认 rmem_max（208KB）下：50K × 170B = 8.5 MB 在 1 ms 内到达。208KB socket 缓冲瞬间溢出 → 每秒一次 20 ms NAK 恢复尖峰。

设置 rmem_max = 128MB 后：内核缓冲吸收全部突发，零丢包，p99 < 200 µs。

与缓冲计算器的关系

缓冲容量计算器针对最坏突发场景计算缓冲大小。将你的峰值突发速率作为 TPS 输入（不是平均值），停顿余量设为突发持续时间。计算器将输出零丢包运行所需的最小缓冲链配置。

总结

	稳态基准	微突发基准
首要指标	持续 msg/s	峰值 msg/ms
测试的故障模式	吞吐饱和	缓冲溢出
生产相关性	容量规划	延迟尾部
关键参数	Term buffer、window	SO_RCVBUF、rmem_max、ENA ring